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23/09/2020 1 ESTABILIDADE DAS EMULSÕES TECNOLOGIA FARMACÊUTICA III Profa. Ivana Maria Póvoa Violante Agradecimentos: Profa. Ana Paula Z. Frasson • Quando se avalia a estabilidade de uma emulsão são avaliados os fenômenos que levam à degradação e/ou destruição do sistema emulsionado. ESTABILIDADE DAS EMULSÕES A estabilidade das emulsões depende dos seguintes fatores: • tamanho das partículas; • diferença da densidade das fases; • viscosidade da fase externa e da emulsão acabada; • cargas das partículas; • natureza, eficácia e quantidade do agente emulsivo; • condições de armazenamento. 1 2 23/09/2020 2 Nas emulsões aniônicas a porção do tensoativo carregada negativamente se volta para a água, enquanto a porção lipofílica se volta para o óleo, interagindo com os íons desse. Assim, ocorre a formação de uma dupla camada difusa de cargas Potencial Zeta. Esse potencial produzido pela dupla camada cria um efeito repulsivo entre as gotículas e, portanto, dificulta a coalescência. Em emulsões não iônicas a estabilização se dá pelo impedimento estérico e pela formação de pontes de H entre o tensoativo e a água. ESTABILIDADE DAS EMULSÕES Uma emulsão estável se caracteriza: • Ausência formação: • cremeação • coalescência • Pela manutenção: • aspecto • cor • odor • propriedades físicas originais ESTABILIDADE DAS EMULSÕES 3 4 23/09/2020 3 1. Formas de Instabilidade das Emulsões • A instabilidade física das emulsões se manifesta através de um dos fenômenos: Cremeação Floculação Coalescência 1.1 Floculação É a adesão reversível das gotículas, com manutenção do filme interfacial e da individualidade, formando uma rede bidimensional, sem coalescência. Esse fenômeno é causado por cargas inadequadas na superfície da micela, o que reduz a força de repulsão entre essas. http://docplayer.com.br/13764548-Universidade-federal-do-parana-bruno-campos-da-silva.html 5 6 23/09/2020 4 1.2 Cremeação Fenômeno no qual as partículas da emulsão tendem a se separar, sedimentando ou emergindo, conforme a densidade das fases. Esse processo pode ser revertido pela agitação. http://docplayer.com.br/13764548-Universidade-federal-do-parana-bruno-campos-da-silva.html CREMEAÇÃO • Glóbulos floculam e se concentram porção específica. • Resultado: • distribuição irregular do ativo • produto de aparência ruim • Mais característica em emulsões O/A. • gotículas do óleo condensam e emergem até a superfície do crememenor densidade. Reversível métodos para minimizar: • aumento da viscosidade da fase externa aquosa. • redução do tamanho dos glóbulos com um homogeneizador. • igualar as densidades da fase externa e interna eliminando tendência de uma fase separar- se da outra. 7 8 23/09/2020 5 1.3 Coalescência Coalescência Cremeação Floculação http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422008000600046 Processo no qual as gotículas emulsificadas se unem, formando gotículas maiores que se separam da massa da emulsão. É um processo irreversível. Quando um número grande de partículas coalesce ocorre a separação completa das fases. COALESCÊNCIA • Quebra processo irreversível Perde-se filme circunda as partículas individuais. Pode ser provocada: • Quantidade insuficiente emulsionante ou co-emulsionante • Decomposição do emulsionante • Variações bruscas de temperatura • Presença de elementos instabilizadores (eletrólitos, álcool) • Incompatibilidades físico-químicas (aniônicos x catiônicos) • Processo inadequado fabricação (tamanho partícula) • Cálculo errôneo do valor de HLB • Baixa viscosidade da fase externa 9 10 23/09/2020 6 Passos para separação de fases das emulsões: Fonte: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3240563/mod_resource/content/1/EMULS%C3%95ES.pdf 2. Fatores que Aceleram a Separação das Emulsões • Hidrólise do tensoativo em pHs extremos • Processos fotoquímicos • Contaminação microbiana • Eletrólitos • Calor ou frio excessivo • Embalagem inapropriada • Estresse mecânico durante o transporte • Inversão de fases pela perda de água. 11 12 https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3240563/mod_resource/content/1/EMULS%C3%95ES.pdf 23/09/2020 7 3. TESTES DE ESTABILIDADE PARA EMULSÕES Os testes de estabilidade são realizados aplicando-se condições de tensão para a rápida avaliação da estabilidade das emulsões. 3.1 Estabilidade Real • As amostras devem ser analisadas à temperatura ambiente durante pelo menos 3 meses. 3.2 Estabilidade Acelerada • As amostras são submetidas a condições extremas de temperatura (+ 50oC e -5oC) durante uma semana, verificando- se possíveis alterações. • A probabilidade das partículas se chocarem é intensificada. Temperatura Viscosidade das emulsões Via de regra: Temperatura: •O aumento da temperatura é técnica consagrada para acelerar reações químicas. •A decomposição das emulsões por aquecimento não provoca alterações químicas, mas se relaciona com a mudança nas características de solubilidade dos componentes da emulsão ou com a facilitação do processo de coalescência. 3.2.1 Condições de Tensão 13 14 23/09/2020 8 Assim, estes testes devem ser realizados em temperaturas moderadas (45-50oC) que não provoquem rápida desemulsificação. Muitas vezes são aplicados ciclos térmicos mantendo o produto em temperatura ambiente por 24 horas, seguindo 2 horas a -5 °C e 24 horas a 45 °C. Se ocorrer separação das fases nestas condições pode-se dizer que a emulsão é instável. T amb. 24h -5 °C 2h 45 °C 24h Estes estudos devem reproduzir condições possíveis de armazenamento, portanto testes em temperaturas muito elevadas (75-85oC) são irrelevantes. Centrifugação: • Podem ser aplicadas forças moderadas, empregando- se velocidades entre 2.000 e 5.000 rpm, durante um curto período, em várias temperaturas, com a finalidade de avaliar a estabilidade das emulsões. • Este método aplica-se primordialmente para emulsões fluidas nas quais a sedimentação ou a cremeação constituem a principal causa de instabilidade. 3.2.1 Condições de Tensão 15 16 23/09/2020 9 Vibração: •A agitação suave pode reproduzir condições de transporte. •Geralmente aplica-se cerca de 10 a 100 ciclos /minuto, durante horas ou dias em agitador mecânico. 3.2.1 Condições de Tensão 3.2.2 Testes Realizados A) Inspeção Visual: • Pode ser realizada com auxílio de lente de aumento ou iluminação especial. • Através deste método pode-se verificar a separação das fases ou a instabilidade da emulsão. 17 18 23/09/2020 10 B) Determinação do pH: • Para a determinação do pH através de métodos colorimétricos ou potenciométricos, as amostras semissólidas ou sólidas devem ser dissolvidas em água. • Portanto emulsões viscosas (cremes) podem ser diluídos a 10% em água, enquanto que para emulsões fluidas pode-se empregar uma diluição a 20%. • Deve-se observar que o pH esteja próximo ao fisiológico, sendo compatível com a região onde será aplicado, e que todos os componentes sejam estáveis nesta faixa. • Variações do pH podem indicar reações internas, as quais podem levar à decomposição. 3.2.2 Testes Realizados C) Determinação da Viscosidade: •Geralmente realizada com viscosímetro de Brookfield, com spindle adequado para produtos viscosos, podendo a velocidade variar entre 0,3 e 30 rpm. • O resultado é dado em cP (centipoise). 3.2.2 Testes Realizados 19 20 23/09/2020 11 D) Avaliação da espalhabilidade: • O equipamento utilizado consta de um conjunto de placas e contraplacas de vidro, sob os quais posiciona-se uma folha de papel milimetrado. • A aplicação da amostra se dá através de um orifício em uma das placas, a qual é retirada logo após o preenchimento do orifício. Sobre a amostra são aplicadas no máximo 20 placas de vidro com peso previamente determinado, em intervalos de 1 minuto, verificando-se a área abrangida, pela medida do diâmetro nos eixos vertical e horizontal. 3.2.2 Testes Realizados • Os resultados são expressos em Espalhabilidade(Ei) da amostra em função da massa aplicada, de acordo com a equação: Ei = d2 . 4 Onde: • Ei = espalhabilidade da amostra para peso i (cm2) • d = diâmetro médio (cm) E) Centrifugação: • Consiste em submeter a amostra à velocidade de 3000 rpm durante 30 minutos. • Após verifica-se se houve separação das fases. F) Tamanho/contagem de partículas: • Pode ser realizada através de contador Coulter, diluindo-se a amostra na fase contínua. • A contagem ou determinação do tamanho das partículas por microscopia requer tempo, mas tem a vantagem de fornecer informações visuais diretas sobre a distribuição do tamanho das partículas na emulsão. • Atualmente métodos de contagem automática podem fornecer dados sobre a distribuição do tamanho das partículas. 3.2.2 Testes Realizados 21 22 23/09/2020 12 Testes de Estabilidade – Resumindo: Aspectos macroscópicos: • devem ser brancas, homogêneas e fluidas; Condutividade elétrica: • é elevada pois aproximadamente 50% da emulsão é água; Estabilidade acelerada: • avaliar nas temperaturas de 50°C e -5°C, além de centrifugação e exposição às radiações solares; Tamanho das partículas: • em microscópio comum. • em geral as partículas apresentam tamanhos entre 5 e 20 m e os glóbulos internos na ordem de nanômetros; Estudo microscópico: • utiliza-se microscópio de contraste com aparelhagens óticas ou fotográficas. 23
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